岩浆热液活动对深埋碳酸盐岩储层的Mg同位素制约

Burial diagenetic alteration is an important factor for increasing or maintaining the reservoir performance in deep carbonate reservoirs. As one of the control factor, the identification of magmatic hydrothermal fluid activity is critical. Nowadays, the prediction of magmatic hydrothermal fluid activity is based on trace elements and C, O, Sr isotope and has more uncertainty, which impacted the difficulty of reservoir evaluation. So, it is imminent to look for a reliable method to predict magmatic hydrothermal fluid. As a major element in carbonate rocks, the development of Mg isotopes in recent years provide an importance new tools for this proposition. .In this proposal, we question if the Mg isotopic composition in carbonate rocks will change during the activity of magmatic hydrothermal fluid. To answer this query, we propose to investigate the Mg istop composition change in the samples of carbonate rocks and intrusive rocks of Yingshan-Yijianfang Formation, Ordorvician, Tarim basin.which located three research objectives: (1) Determining the change of Mg isotopic composition in carbonate rocks surrounding Intrusive rocks. (2) Clarifing the controlling factors for Mg isotopic variations in carbonate rocks; (3) Estabilishing the Mg isotope prediction model for magmatic hydrothermal fluids.

深埋碳酸盐岩储层中的埋藏成岩改造是保持和增加储层储集性能的重要因素，而岩浆热液流体活动是控制埋藏岩溶的主要因素之一。目前依靠微量元素、C，O，Sr同位素等手段推测岩浆热液活动的方法存在较大的不确定性，直接影响了储层评价的开展，因此寻找一种可靠的岩浆热液流体预测方法迫在眉睫。Mg元素在碳酸盐岩中的重要性及Mg同位素近些年的重大发展为这一命题提供了新的工具。本项目旨在厘清一个基本问题：岩浆热液活动过程中周缘碳酸盐岩的Mg同位素组成会发生何种变化？对此，本项目拟研究来自塔里木盆地奥陶系鹰山组—一间房组的多个碳酸盐岩和侵入岩样品的Mg同位素组成变化，达到三个研究目的：（1）确定侵入岩碳酸盐岩围岩Mg同位素的组成变化；（2）厘清碳酸盐岩Mg同位素变化的控制因素；（3）建立岩浆热液流体Mg同位素预测模型。

深埋碳酸盐岩中的次生孔隙形成和发育在根本上受到成岩阶段成岩流体和碳酸盐岩围岩相互反应的控制（特别是热液流体与碳酸盐矿物间的相互反应），因此成岩流体性质和来源的判别是评价埋藏岩溶作用的关键环节。现阶段，成岩流体性质的识别主要依靠微量元素、C ,O ,Sr同位素等手段来开展，然而在实用过程中由于成岩流体的多源性和复杂性，往往流体识别效果不好或结果具有多解性。近些年来，随着测试仪器的进步和测试方法的不断改进，镁同位素在地质中的应用逐渐被大家关注，另一方面，镁元素是构成碳酸盐矿物的重要元素，成岩流体与碳酸盐矿物间的相互作用必然会产生镁元素的迁移，也存在镁同位素的分馏，因此，流体活动或流体事件下碳酸盐岩中的镁同位素分馏机制研究具有现实性和必要性。在本次研究中，我们通过两个实例开展相关工作，探讨镁同位素的流体识别应用前景。首先是我们报导了塔里木盆地西南部一个侵入岩及其碳酸盐岩（大理岩）围岩剖面的镁同位素数据，以此开展岩浆作用对碳酸盐岩围岩中镁同位素分异控制的研究。另一个是我们开展了塔里木盆地中央隆起区6口钻井中碳酸盐岩和其间成岩方解石脉的镁同位素测定，而这些方解石脉的流体成因已有较为可靠的论断，我们期望通过围岩和脉体的镁同位素分馏差值结合流体背景来验证和追溯成岩流体。第一个实例的研究结果表明，在岩体和碳酸盐岩围岩接触带附近的岩体边界有相对岩体更轻的镁同位素值，其δ26Mg值为-0.53 ± 0.07，这指示了岩体和围岩的接触带附近存在物质交换，碳酸盐矿物的轻镁同位素组分混入到了岩体边界中。灰岩围岩中的镁同位素变化存在规律性，离岩体越远，其δ26Mg值越低，这说明温度对碳酸盐矿物中的镁同位素分馏具有明显的控制作用，与前人的实验室模拟结果吻合。第二个实例的研究结果显示方解石脉和碳酸盐岩的镁同位素插值（Δ26Mgcal-host）介于–2.37到0.43。通过分析发现Δ26Mgcal-host与温度的关系不大，但是受到碳酸盐岩围岩含镁硅酸盐矿物含量和动力学分馏的影响，特别是成岩流体的性质与特征和Δ26Mgcal-host之间存在明显的相关性，研究区内来自于前寒武-下寒武富硅酸盐矿物地层的热卤水会造成Δ26Mgcal-host的升高。这两个研究实例均说明镁同位素能够成为流体追踪和流体性质识别的重要工具。